Sieh dir hier ein Bild unter dem schärfsten Mikroskop der Welt an
via Pixabay/CC0 Public Domain

Sieh dir hier ein Bild unter dem schärfsten Mikroskop der Welt an

vor 2 Jahren

Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben das schärfste Mikroskop der Welt entwickelt. Es schlägt den bisherigen Spitzenreiter und liefert eine deutlich bessere Bildqualität als alle anderen bisher bekannten Modelle.

Erst Ende letzten Jahres hat der Physiker Stefan Hell ein Mikroskop entwickelt, das hundert Mal stärker als herkömmliche Lichtmikroskope ist, das sogenannte MINFLUX. Bislang galt dieses als das hochauflösendste Mikroskop der Welt. Für sein zuerst entwickeltes STED-Modell – der Vorgänger von MINFLUX – bekam Hell sogar den Nobelpreis für Chemie.

Nun hat die Konkurrenz ihn überholt: Aus STED wurde bei ihnen STEDD. Beide Modelle sind eine besondere Form des Lichtmikroskops – genauer gesagt der Fluoreszenzmikroskopie. Diese beruht auf dem physikalischen Effekt der Fluoreszenz. Dabei wird die zu untersuchende Probe mit einem starken Lichtstrahl angeleuchtet, um die Farbstoffmoleküle anzuregen. Wenige Nanosekunden später geben sie Fluoreszenzlicht zurück.  Das von der Probe zurückgeworfene Licht wird Pixel für Pixel registriert, bis die Punkte Schritt für Schritt ein Bild ergeben. Mit dem Computer wird dieses Bild dann sichtbar gemacht.

STEDD („Stimulated Emission Double Depletion“) ist eine Weiterentwicklung der STED-Methode, die ein großes Problem der Mikroskopie endlich behebt. Ein großer Störfaktor ist nämlich der Untergrund beim Mikroskopieren. Bevor eine Probe mit dem Mikroskop untersucht werden kann, muss sie zuerst auf einen Objektträger gegeben werden, der wiederum in das Mikroskop unter das Objektiv gelegt wird. Dieser Untergrund stört das Bild.

Das neu entwickelte Gerät der Karlsruher Forscher unterdrückt genau diesen störenden Untergrund. Und dadurch weisen die Bilder eine deutlich höhere Qualität auf. In den Aufnahmen unten kannst du deutlich den Unterschied vom neuen Modell zum Vorgänger sehen:

Links siehst du eine Krebszelle unter dem STED-Modell und rechts unter dem neuen Mikroskop.

Unterschied STED- und STEDD-Modell
Links siehst du eine Krebszelle unter dem STED-Modell und rechts unter dem neuen Mikroskop.
© Bildquelle: APH/KIT

Wie funktioniert die Untergrund-Unterdrückung?

Das Geheimnis steckt im Namen. Das erste D in der Abkürzung STEDD steht für „Double“. Beim Vorgänger-Modell wurde nur mit einem Lichtstrahl gearbeitet, beim STEDD-Mikroskop wird die zu untersuchende Probe dagegen mit zwei Lichtstrahlen beschossen – und zwar kurz nacheinander. Das bedeutet, dass bei der neuen Version auch zwei Bilder aufgenommen werden. Das erste Bild zeichnet die Probe mit dem Untergrund auf, währen das zweite nur den Untergrund aufnimmt.

Ein Computer errechnet anschließend die Differenz. Er zieht das zweite Bild Pixel für Pixel vom ersten ab. Das Ergebnis ist ein höchstaufgelöstes, untergrundfreies Bild.

Mit der neuen Methode können zukünftig Zellen noch genauer untersucht werden um etwa Strukturen von Krebszellen genauer erkennen zu können.

Unter dem Mikroskop sehen manche Dinge ganz anders aus. Zum Schluss haben wir ein kleines Rätsel für dich. Erkennst du, was hier vergrößert wurde? Den gesuchten Gegenstand gibt es schon seit über 500 Jahren:

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